Elaborazione digitale dell'Informazione - Appunti

Elaborazione digitale dell'informazione

Appunti 1

I computer possono essere schematizzati in tre distinti momenti:

• Input
• Memorizzazione – elaborazione – trasmissione
• Output

Nella comunicazione, ed in particolare in quella informatica, il problema della fruibilità da parte dell’utente è centrale, poiché non si tratta di una fruizione passiva ma attiva. Il termine medium è debole, ovvero gli si può attribuire una vasta gamma di significati. I media sono letteralmente i mezzi che permettono il passaggio del messaggio dal mittente al destinatario. Ogni singolo medium coinvolge una sola dimensione sensoriale, pertanto si può parlare di multimedialità per ogni mezzo di comunicazione che coinvolga simultaneamente 2 o più sensi.

I media si possono classificare in base a 3 criteri:

• In base ai sensi coinvolti nella fruizione
• In base al supporto di comunicazione
• In base al supporto di memorizzazione

Nell’ambito scientifico e didattico, la prima definizione è quella più diffusa.

(1) Saggezza (2) Conoscenza (3) Informazione → (2) Qualcosa di più elevato, implica ragionamento (A=C) (moltiplicazioni) → (3) Il dato puro (A=B; B=C) (tabelline a memoria)

Appunti 2

Alfabeto (A): insieme finito e non vuoto di simboli (caratteri) distinti.

Parola: sequenza finita di simboli (caratteri) anche ripetuti.

La codifica di un insieme I mediante le parole di un alfabeto è data dalla corrispondenza biunivoca I ↔ sottinsieme Q delle parole di A.

A.S.C.I.I.: American Standard Code for Information Interchange

Reti logiche combinatorie: sempre uguali nel tempo.

Reti logiche sequenziali: hanno memoria, cambiano in base allo stato della macchina.

Bit: binary digit, cifra binaria.

Bytes: binary term, sequenza di 8 bits.

Trasduzione → Campionamento → Quantizzazione → Codifica

Appunti 3

Tipi di memoria presenti nello schema logico di una macchina

• Memoria di registro: all'interno del processore (dimensioni: ordine dei B)
• Memoria cache: cache fisica (se sul processore si dice "on die") (dimensioni: ordine dei KB)
• Memoria centrale: o principale; è costituita dalla RAM (dimensioni: ordine delle centinaia di MB)
• Memoria di massa: o ausiliaria; è costituita dall'HD (ordine delle decine di GB)
• Memoria di rete: quella allocata su altre macchine e raggiungibile attraverso una rete

Le cellule di memoria minime sono i bit, che sono in grado di esprimere due stati: 0 e 1.

Caching: portare in alto delle sottoparti della memoria centrale che prevedibilmente il processore utilizzerà a breve, per ottenere maggiore velocità (dal nome del processo è poi derivato quello del componente hardware).

Le istruzioni della memoria vengono portate nel processore ed elaborate alla velocità del clock.

Memoria virtuale: processo mediante il quale la macchina dispone della MM per le operazioni della MC (un discorso analogo è estendibile ad ogni livello di memoria, v. caching)

Tipi di memoria esistenti

• Serial Access Memory: Accesso sequenziale (i.e.: nastro, in cui tutti i dati precedenti a quello cercato devono essere fatti scorrere)
• Random Access Memory: Accesso uniforme (i.e.: altri supporti, arrivo direttamente al dato senza dover scorrere i precedenti)
• Read Only Memory: Sola lettura
• Read Write Memory: Lettura - scrittura
• Static Memory: La memoria mantiene fisse le sue caratteristiche. Se alimentata, può essere la Ram. Se non alimentata, il Cd-rom.
• Dynamic Memory: Il dato necessita di essere continuamente rinnovato, tramite impulsi elettrici.

RAM: Read Write Random Access Memory

ROM: Read Only Random Access Memory

Appunti 4

P.C.: calcolatore general purpose and stored program

La velocità di un processore si misura in Hz, che sono l'unità di misura della frequenza. Essa è l'inverso del tempo e si esprime come f = 1/t.

Questo perché all'interno della CPU esiste un clock, ovvero un metronomo, che scandisce il susseguirsi delle operazioni. La frequenza che contraddistingue un processore corrisponde al numero di operazioni che vengono compiute in un secondo.

Esistono, oltre a quello convenzionale della frequenza del clock, altri sistemi di valutazione delle prestazioni:

• Flop: floating operation
• Mips: milion instruction per second

Tempo di accesso: tempo che trascorre dalla richiesta dei dati all'inizio del trasferimento.

Velocità di trasferimento: bit rate oppure data transfer rate.

I tempi di trasferimento all'interno del processore sono all'incirca quelli del clock.

Bit rate di alcune componenti:

• Fire Wire: 400 Mb/s
• HD: 100 Mb/s
• LAN: 10-100 Mb/s (nei nodi - switch - dal Tb/s in su)
• USB: 12 Mb/s
• ISDN: 128 Kb/s
• ADSL: 1 Mb/s
• Modem tradizionale: 56 Kb/s

Software di sistema: Windows

Software applicativo: programmi

Le reti:

• LAN: Local Area Network
• WAN: Wild Area Network (internet)

Internet: Rete delle Reti (back bone → cavi che trasportano info)

www: insieme dei contenuti ipertestuali

Protocolli di trasferimento dati:

• http: hyper text transfer protocol
• ftp: file transfer protocol
• smtp: simple mail transfer protocol

USB: Universal Serial Bus

Serial: un cavo in cui i bit passano in fila (come una strada ad una corsia)

Parallel: un cavo in cui i bit passano contemporaneamente (come una strada a più corsie)

Appunti 5

CD: Compact Disc

Capacità: 650 MB (se audio, 74 minuti) / 700 MB (se audio, 80 minuti)

• Bit rate: 1x: 150 KB/s
• 2x: 300 KB/s
• 32x: 4800 KB/s
• 48x: 7200 KB/s

DVD: Digital Versatile Disc

Capacità: 4,7 GB (su un lato ad uno strato) / 9,4 GB (su due lati ad uno strato) / 8,5 GB (su un lato a due strati) (è il modello commerciale più diffuso) / 17 GB (su due lati a due strati)

• Bit rate: 1x: 600 Kb/s
• 8x: 4800 Kb/s

Appunti 6

Un'immagine a una determinata risoluzione spaziale (i.e.: 800x600 pixels) occupa uno spazio che dipende dalla sua risoluzione di livelli di colore (i.e.: 1 bit, 8 bits, 24 bits). Se si tratta di una still picture, la dimensione finale non compressa è quella calcolata; se invece si tratta di un motion picture, bisogna moltiplicare il dato ottenuto per il numero di frame per second (fps) e per la durata in secondi del filmato.

• 1 bit: 2 colori
• 2 bits: 4 colori
• 4 bits: 16 colori
• 8 bits: 256 colori
• 24 bits: 16 milioni di colori

800x600 = 480.000 pixels, diventano:

• 1 bit: 1 x 480.000 = 480.000 bits → (:8) 60.000 Bytes → (:1024) 58,59 KB
• 8 bits: 8 x 480.000 = 3.840.000 bits → (:8) 480.000 B → (:1024) 468,75 KB
• 24 bits: 24 x 480.000 = 11.520.000 bits → (:8) 1.440.000 B → (:1024) 1.406 KB → (:1024) 1,37 MB

Se si considera un filmato a 24 fps di un secondo di durata, la dimensione del file diventa:

• 1 bit: 60.000 B x 24 = 1,37 MB
• 8 bits: 480.000 B x 24 = 10,98 MB
• 24 bits: 1.440.000 B x 24 = 1,93 GB

La dimensione, in ultima analisi, risulta il prodotto del valore del campionamento (risoluzione spaziale, i.e. 800x600), della quantizzazione (risoluzione dei livelli di colore, i.e. 8 bits) e, nel caso dei filmati, del numero di fps (i.e. 24) e della durata in secondi del filmato stesso.

I valori di frame per second non sono universali, ma presentano standard differenti a seconda del contesto. I più diffusi sono:

• 24 fps → cinema internazionale
• 25 fps → TV UE
• 29,97 fps → TV USA

Video Standards

• Cinema nell'UE (wildscreen) → 1,66:1
• Cinema negli USA (wildscreen) → 1,85:1
• Cinemascope → 2,35:1
• TV e monitor → 4:3

Appunti 7

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